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Die Erfindung betrifft ein Blendenelement für eine Sensoranordnung. Ferner betrifft die Erfindung eine Sensoranordnung mit einem solchen Blendenelement. Ebenfalls betrifft die Erfindung ein Dachmodul mit einer solchen Sensoranordnung sowie ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer solchen Sensoranordnung und/oder mit mindestens einem solchen Dachmodul.
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Eine Sensoranordnung ist aus der Praxis bekannt und kann bei einem Kraftfahrzeug zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung eingesetzt werden. Hierzu umfasst die Sensoranordnung zumeist ein Sensorelement, das in eine oder mehrere bestimmte Richtungen elektromagnetische Strahlung, beispielsweise in Form von Laserstrahlung, abgibt, so dass die Fahrzeugumgebung, einschließlich Straßenverlauf, Verkehrssituation und dergleichen, von einem System des Fahrzeugs erkannt und verarbeitet werden kann. Das Sensorelement ist beispielsweise in einem Dachbereich des Fahrzeugs oder auch im Bereich des Fahrzeugbugs bzw. Front Ends angeordnet und hinter einem Blendenelement positioniert, das für die von dem Sensorelement abgegebene elektromagnetische Strahlung durchlässig ist. Das Blendenelement kann aus einem Kunststoffwerkstoff gefertigt sein. Dabei sind die Anordnung, Befestigung, Montage und/oder thermische und elektronische Anforderungen stets eine Herausforderung.
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Die Sensorelemente (Kameras, Radar-Sensoren und Lidar-Sensoren) werden von den Herstellern als separate Einheiten produziert. Dies führt zu verschiedenen Herausforderungen, die entweder einzeln oder in Kombination auftreten können. Erstens haben die Sensorelemente oft eine unnötig hohe IP-Klasse für die Umgebung, in der sie eingesetzt werden. Dies bedeutet höhere Kosten und ein zusätzliches Gewicht, das vermieden werden könnte. Zweitens erfordert die Montage der Sensoren aufgrund von Toleranzen oft eine mehrstufige Kalibrierung, was den Installationsprozess kompliziert und zeitaufwendig macht. Drittens kommt es zu einem Leistungsverlust, wenn ein zweites Schutzgehäuse erforderlich ist, sei es aus Gründen der IP-Ausführung oder aus konzeptionellen Gründen. Schließlich, wenn ein zweites Schutzgehäuse nicht möglich oder notwendig ist, entstehen zusätzliche Herausforderungen. Dazu gehören die Notwendigkeit zusätzlicher Schnittstellen wie Dichtungen oder Verklebungen oder die Unmöglichkeit, die Sensoren in ein Trockenraumkonzept zu integrieren. Diese Faktoren erschweren die Umsetzung und erhöhen die Komplexität der gesamten Sensorinstallation.
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Auch Dachmodule finden im Fahrzeugbau bereits umfassend Verwendung, da diese Dachmodule als separate Funktionsmodule vorgefertigt sind und bei der Montage des Fahrzeugs an das Montageband geliefert werden können. Das Dachmodul bildet an seiner Außenfläche zumindest bereichsweise eine Dachhaut des Fahrzeugdachs, die ein Eindringen von Feuchtigkeit bzw. Luftströmung in den Fahrzeuginnenraum verhindert. Die Dachhaut wird beispielsweise von einem oder mehreren Flächenbauteilen gebildet, die aus einem stabilen Material, beispielsweise lackiertem Blech oder lackiertem bzw. durchgefärbtem Kunststoff, gefertigt sein können. Bei dem Dachmodul kann es sich um einen Teil eines starren Fahrzeugdachs oder um einen Teil einer öffenbaren Dachbaugruppe handeln.
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Ferner richtet sich die Entwicklung im Fahrzeugbau immer stärker auf autonom bzw. teilautonom fahrende Kraftfahrzeuge. Um der Fahrzeugsteuerung ein autonomes bzw. teilautonomes Steuern des Kraftfahrzeuges zu ermöglichen, wird eine Vielzahl von Sensorelementen, insbesondere Umfeldsensoren (z. B. Lidar-Sensoren, Radar-Sensoren, (Multi-)Kameras etc. mitsamt weiteren (elektrischen) Komponenten) eingesetzt, die in das Dachmodul integriert sind, die Umgebung rund um das Kraftfahrzeug erfassen und aus den erfassten Umgebungsdaten beispielsweise eine jeweilige Verkehrssituation ermitteln. Dachmodule, welche mit einer Vielzahl von Umfeldsensoren ausgestattet sind, sind auch als Roof Sensor Modules (RSM) bekannt. Die bekannten Umfeldsensoren senden und/oder empfangen elektromagnetische Signale, beispielsweise Laserstrahlen oder Radarstrahlen, wobei durch eine Signalauswertung ein Datenmodell der Fahrzeugumgebung generiert und für die Fahrzeugsteuerung genutzt werden kann.
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Es ist eine Aufgabe, ein verbessertes Blendenelement und/oder eine verbesserte Sensoranordnung und/oder ein verbessertes Dachmodul und/oder ein verbessertes Kraftfahrzeug vorzugschlagen.
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Die Aufgabe wird durch ein Blendenelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ferner wird die Aufgabe durch eine Sensoranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Ebenso wird die Aufgabe durch ein Dachmodul mit mindestens einer solchen Sensoranordnung gemäß Anspruch 14 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer solchen Sensoranordnung und/oder mindestens einem solchen Dachmodul gemäß Anspruch 15 gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus mindestens zwei in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen. Es versteht sich, dass die zu dem Blendenelement gemachten Ausführungen sich in äquivalenter Weise auf die erfindungsgemäße Sensoranordnung und/oder das erfindungsgemäße Dachmodul und/oder auf das Kraftfahrzeug beziehen, ohne für diese bzw. dieses nochmals redundant genannt zu werden. Hierbei versteht es sich insbesondere, dass sprachübliche Umformungen und/oder ein sinngemäßes Ersetzen von jeweiligen Begrifflichkeiten im Rahmen der üblichen sprachlichen Praxis, insbesondere das Verwenden von durch die allgemein anerkannte Sprachliteratur gestützten Synonymen, von dem vorliegenden Offenbarungsgehalt umfasst sind, ohne in ihrer jeweiligen Ausformulierung explizit erwähnt zu werden.
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Vorliegend ist ein Blendenelement für eine Sensoranordnung vorgeschlagen, aufweisend mindestens ein optisches Element, wobei das Blendenelement durch ein Spritzgussverfahren hergestellt ist, durch das das mindestens eine optische Element in dem Blendenelement integriert ist, wobei das mindestens eine optische Element dazu ausgebildet ist, ein Blickfeld eines Sensorelements zu manipulieren.
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Vorliegend ist es also möglich, mindestens ein optisches Element für ein Sensorelement direkt in dem Blendenelement zu integrieren. Hiermit sind unterschiedliche Blickfelder (Field of View (FoV)), insbesondere je nach Anwendungsfall und Sensorelement, darstellbar. Dies führt zu einer Ersparnis von Gewicht und Kosten gegenüber herkömmlichen Blendenelementen. Ferner macht die vorliegende Technik die Integration des Sensorelements in das Blendenelement bzw. die Anbringung des Sensorelements an dem Blendenelement möglich. Vorliegend kann auf den Einsatz eines weiteren Blendenelements verzichtet werden, da das mindestens eine optische Element nun direkt in das Blendenelement integrierbar ist. Durch die Integration des mindestens einen optischen Elements in das Blendenelement kann eine Verschiebung des Blickfeldes nach außen, betrachtet in einer Blickrichtung des Sensorelements, erreicht werden. Dies führt zu einer Verbesserung einer Abdeckung durch das Sensorelement, was insbesondere für Nahfeld-Sensorelemente, die ein Blickfeld vor einem Fahrzeug (in Fahrtrichtung betrachtet) und hinter einem Fahrzeug (in Fahrtrichtung betrachtet) erfassen. Durch das vorliegende Blendenelement kann somit eine Sensorperformance maximiert bzw. ein Leistungsverlust reduziert werden.
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In einem weiteren Aspekt wird vorgeschlagen, dass das mindestens eine optische Element eine optische Linse, insbesondere eine optische Fischaugen-Linse, aufweist. Auch weitere optische Elemente sind vorstellbar. Eine Fischaugen-Linse kann insbesondere bei einer Anwendung von Fisheye-Kameras vorteilhaft sein, um beispielsweise ein seitliches Blickfeld (quer zur Fahrtrichtung eines Fahrzeuges) zu erfassen.
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In einem weiteren Aspekt wird vorgeschlagen, dass das mindesten eine optische Element aus einem ersten Werkstoff vorgefertigt ist und das Blendenelement aus einem zweiten Werkstoff durch das Spritzgussverfahren gefertigt ist, wobei das optische Element vorzugsweise in das Blendenelement eingelegt und dadurch in das Blendenelement integriert ist, wobei der erste und der zweite Werkstoff gleich oder unterschiedlich sind. Bei dem Spritzgussverfahren wird das optische Element vorzugsweise in die Spritzgussform eingelegt und anschließend mit einem Spritzguss-Werkstoff umspritzt, um dadurch das optische Element in das Blendenelement zu integrieren. Das optische Element ist vorzugsweise bereits vor dem Einlegen in die Spritzgussform vorgefertigt und wird beispielsweise als Bauteil zugekauft, um dadurch eine hohe Präzision und/oder eine spezielle Werkstoffzusammensetzung zu gewährleisten.
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In einem weiteren Aspekt wird vorgeschlagen, dass das Blendenelement aus einem Spritzgusswerkstoff durch ein Spritzgussverfahren gefertigt ist, und dass das mindestens eine optische Element unmittelbar aus dem Spritzgusswerkstoff hergestellt ist und einen integralen Bestandteil des Blendenelements ausbildet. Das mindestens eine optische Element kann also gemeinsam mit dem Blendenelement durch das Spritzgussverfahren ausgebildet werden, und muss somit nicht als vorgefertigte Komponente bereitgestellt werden.
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In einem weiteren Aspekt wird vorgeschlagen, dass der erste und/oder der zweite Werkstoff bzw. der Spritzgusswerkstoff mindestens eines von einem Polycarbonat, einem Polymethylmethacrylat, einem Cycloolefin-Copolymer und einem Glas aufweist. Auch andere Werkstoffe und Werkstoffmischungen sind denkbar, so dass die Auflistung nicht einschränkend zu verstehen ist.
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In einem weiteren Aspekt wird vorgeschlagen, dass das Blendenelement zumindest bereichsweise einen Lichtfilter für ein Sensorelement und/oder einen Sichtfilter aufweist. Wahlweise kann für das Sensorelement, beispielsweise einen Lidar-Sensor, ein Lichtfilter durch das Blendenelement bereitgestellt werden, der beispielsweise nur für die von dem Sensorelement genutzten Längenwellen durchlässig bzw. transparent ist, jedoch für das menschliche Auge intransparent ist.
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In einem weiteren Aspekt wird vorgeschlagen, dass das Blendenelement mindestens einen Anbringungsabschnitt zum Anbringen des Blendenelements an einer Sensoranordnung und/oder an einem Kraftfahrzeug aufweist und/oder dass das Blendenelement mindestens einen Halteabschnitt zum Halten mindestens eines Sensorelements aufweist.
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In einem weiteren Aspekt wird vorgeschlagen, dass das Blendenelement eine erste Spritzgusskomponente und eine zweite Spritzgusskomponente aufweist und als ein Zwei-Komponenten-Spritzgussbauteil (2K-Spritzguss) ausgebildet ist, wobei die erste Spritzgusskomponente eine äußere Sichtfläche des Blendenelements ausbildet, in die das mindestens eine optische Element integriert ist. Alternativ kann die zweite Spritzgusskomponente eine äußere Sichtfläche des Blendenelements ausbilden und dazu eingerichtet sein, ein Blickfeld des Sensorelements einzuschränken. Die erste Spritzgusskomponente stellt vorzugsweise eine äußere Designfläche dar, die von einem Nutzer bei Betrachtung des Blendenelements gesehen werden kann. Durch die Integration des mindestens einen optischen Elements in die erste Spritzgusskomponente kann ein ungestörtes optisches Erscheinungsbild gewährleistet werden. Ferner kann auf Dichtungen an der äußeren Sichtfläche verzichtet werden. Durch die 2K-Technologie können somit jegliche Schnittstellen kaschiert werden.
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In einem weiteren Aspekt wird vorgeschlagen, dass die zweite Spritzgusskomponente mindestens einen Anbringungsabschnitt zum Anbringen des Blendenelements an einer Sensoranordnung und/oder an einem Kraftfahrzeug aufweist und/oder dass die zweite Spritzgusskomponente mindestens einen Halteabschnitt zum Halten mindestens eines Sensorelements aufweist und/oder dass die zweite Spritzgusskomponente eine Dichtungsfläche zur Abdichtung zumindest eines Teils der Sensoranordnung aufweist. Der Anbringungsabschnitt kann beispielsweise einen Schraubdom zum Anbringen des Blendenelements an dem Fahrzeug und/oder der Sensoranordnung aufweisen. Die zweite Spritzgusskomponente bildet ferner eine Dichtungsfläche aus, um einen Trockenbereich für das Sensorelement (und ggf. weitere Komponenten) bereitzustellen. Durch die vorliegende Ausführung können zusätzliche Befestigungen, Toleranzen und Kalibrierung entfallen. Ferner können Veränderungen optischer Pfade des Sensorelements minimiert werden, da Änderung durch relative Bewegung/thermische Ausdehnung zwischen dem Sensorelement und dem Blendenelement, insbesondere durch die direkte Anbringbarkeit des Sensorelements an dem Blendenelement, minimiert werden können. Der Halteabschnitt kann als Spritzgusskomponente ausgebildet sein, um das Sensorelement zumindest bereichsweise zu halten und/oder zu umspritzen. Das Sensorelement kann so beispielsweise auch direkt an dem Blendenelement im Spritzgussprozess selbst angeordnet werden. Es können so Schnittstellen zur Dichtung reduziert werden. Ferner wird ein Bauraumaufwand reduziert. Dies erlaubt kleinere Abmaße und eine nahtlose Integration. Ebenfalls kann eine Vernebelung (Fogging) oder eine Verschmutzung in einem Zwischenraum verhindert werden, da vorliegend der Zwischenraum durch das 2K-Spritzgussverfahren hermetisch abgeschlossen ist. Dabei kann ein Trockenraum oder ein Nassraum ermöglicht werden.
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In einem weiteren Aspekt wird vorgeschlagen, dass die erste Spritzgusskomponente und die zweite Spritzgusskomponente aus dem gleichen Werkstoff oder aus verschiedenen Materialien hergestellt sind, wobei die erste Spritzgusskomponente und/oder die zweite Spritzgusskomponente vorzugsweise aus einem Kunststoff, insbesondere einem Polycarbonat, einem Polymethylmethacrylat oder einem Cycloolefin-Copolymer, oder aus Glas hergestellt ist/sind.
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Das Blendenelement kann neben der ersten Spritzgusskomponente und der zweiten Spritzgusskomponente weitere Flächenbauteile und/oder Komponenten aufweisen. Die erste und die zweite Spritzgusskomponente können zusammen vorzugsweise einen Einsatz, beispielsweise ein Fenster, ausbilden, der in ein weiteres Flächenbauteil des Blendenelements eingesetzt oder an dem Blendenelement angeordnet ist. Die erste und die zweite Spritzgusskomponente können auch integral mit einem weiteren Flächenbauteil des Blendenelements ausgebildet sein.
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Unter „Zwei-Komponenten-Spritzgussbauteil“ wird vorliegend vorzugsweise das halbfertige oder fertige Produkt verstanden, das durch das Zusammensetzen und/oder Zusammenfügen und/oder Anspritzen der ersten Spritzgusskomponente und der zweiten Spritzgusskomponente hergestellt wird. Es handelt sich bei dem Blendenelement also vorliegend um ein Bauteil, das aus zwei verschiedenen Komponenten hergestellt ist. Das 2K-Spritzgussverfahren, auch als Zwei-Komponenten-Spritzgussverfahren oder 2K-Spritzgießen bezeichnet, ist vorzugsweise eine Technik des Spritzgussverfahrens, bei der zwei Kunststoffkomponenten oder Materialien in einem einzigen Spritzgusszyklus kombiniert werden. Es ermöglicht die Herstellung von Bauteilen oder Produkten, die aus zwei verschiedenen oder auch gleichen Materialien bestehen und/oder unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Das Verfahren wird mit einer speziellen Spritzgussmaschine durchgeführt, die über zwei getrennte Einspritzaggregate verfügt. Jedes Aggregat ist mit einer eigenen Schnecke und einer Düse ausgestattet. Die beiden Komponenten, oft unterschiedlich gefärbte Kunststoffe oder Materialien mit verschiedenen physikalischen Eigenschaften, werden in den beiden Aggregaten vorbereitet. Der Spritzgussprozess erfolgt vorzugsweise in mehreren Schritten: Zunächst wird die erste Spritzgusskomponente in die Form eingespritzt und anschließend wird die Form geöffnet, um Platz für die zweite Spritzgusskomponente zu schaffen. Dann wird die zweite Spritzgusskomponente eingespritzt, wobei sie sich mit der bereits vorhandenen ersten Spritzgusskomponente verbindet. Die Form wird abgekühlt und das fertige Bauteil wird entnommen. Das 2K-Spritzgussverfahren bietet mehrere Vorteile, darunter die Möglichkeit, komplexe Bauteile mit unterschiedlichen Oberflächenstrukturen oder Materialkombinationen herzustellen. Es ermöglicht auch eine effizientere Fertigung, da die Herstellung von Bauteilen mit verschiedenen Funktionen oder Eigenschaften in einem einzigen Schritt erfolgt, anstatt separate Teile zusammenfügen zu müssen. Dies führt zu Kosteneinsparungen, einer verbesserten Produktqualität und verkürzten Produktionszeiten.
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In einem weiteren Aspekt wird vorgeschlagen, dass zwei optische Elemente in dem Blendenelement integriert sind, wobei eines der zwei optischen Elemente dazu ausgebildet ist, ein Blickfeld eines Senders eines Sensorelements zu manipulieren, und wobei ein anderes der zwei optischen Elemente, insbesondere unabhängig von dem einen der zwei optischen Elemente, dazu ausgebildet ist, ein Blickfeld eines Empfängers des Sensorelements zu manipulieren.
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In einem weiteren Aspekt wird eine Sensoranordnung für ein Kraftfahrzeug beansprucht, aufweisend ein Sensorelement, das zur Ermittlung eines Messsignals elektromagnetische Strahlung in mindestens einer Messrichtung abgibt und/oder erfasst, mindestens ein Blendenelement, das in der mindestens einen Messrichtung vor dem Sensorelement angeordnet ist und das für die elektromagnetische Strahlung durchlässig ist. Das Blendenelement bildet vorzugsweise einen Durchsichtsbereich aus, durch den das mindestens eine Sensorelement die elektromagnetische Strahlung senden und/oder empfangen kann. Das Sensorelement ist vorzugsweise derart relativ zu dem und/oder an dem Blendenelement angeordnet, dass es durch dieses hindurchblickt. Besonders bevorzugt ist das Sensorelement dazu eingerichtet, das Messsignal in der Messrichtung abzugeben und/oder zu empfangen. Die Messrichtung definiert insbesondere eine Hauptmessrichtung, die bei einem optischen Messelement vorzugsweise einer optischen Achse entspricht. Bevorzugt definiert die Messrichtung eine Hauptkegelachse, um welche sich ausgehend von dem Sensorelement ein kegelförmiges Erfassungsfeld öffnet. Ein Kegelöffnungswinkel ist vorzugsweise sensorspezifisch und kann vorliegend mittels des mindestens einen optischen Elements, beispielsweiser einer Linse, manipuliert, insbesondere vergrößert oder verkleinert werden. Das mindestens eine Sensorelement ist vorzugsweise zumindest ein Teil eines Umfeldsensors, insbesondere eines Lidar-Sensors und/oder eines Radar-Sensors und/oder eines Kamera-Sensors und/oder eines Multikamera-Sensors und/oder eines Ultraschallsensors und/oder dergleichen.
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Grundsätzlich kann das Sensorelement auch eine Antenne oder ein Lichtemissionsmodul umfassen. Lidar-Sensoren arbeiten beispielsweise in einem Wellenlängenbereich von 905 nm oder auch von etwa 1550 nm. Der Werkstoff des Blendenelements, das vorzugsweise einen Durchsichtsbereich ausbildet, durch den der Lidar-Sensor hindurchblickt, ist vorzugsweise für den von dem Umfeldsensor genutzten Wellenlängenbereich transparent und daher in Abhängigkeit von den von dem Umfeldsensor genutzten Wellenlänge(n) ausgewählt. Ein Sichtfeld des Umfeldsensors erstreckt sich vorzugsweise in Form eines Kegels mit einem sensorspezifischen Kegelöffnungswinkel symmetrisch um die optische Achse des Umfeldsensors herum.
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Um das Blendenelement vor Beschädigungen und Verschleiß schützen zu können, ist es bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Sensoranordnung nach der Erfindung an seiner der Fahrzeugumgebung zugewandten Außenseite mit einer Schutzbeschichtung versehen. Die Schutzbeschichtung kann aus einem ein- oder zweischichtig aufgetragenen Lacksystem bestehen, das einen Kratz-, Witterungs- und/oder Chemikalienschutz bietet. Das verwendete Lacksystem kann thermisch aushärtend sein oder auch ein Lacksystem sein, das unter Verwendung von UV-Strahlung aushärtet. Denkbar ist es, dass das Lacksystem nach einem Sprühverfahren oder nach einem Flutbeschichtungs-Verfahren aufgetragen wird. Vorzugsweise hat die Schutzbeschichtung einen Brechungsindex, der kleiner ist als derjenige des spritzgegossenen Kunststoffwerkstoffs des Blendenelements. Damit kann das Transmissionsverhalten des Blendenelements verbessert werden.
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Die Sensoranordnung nach der Erfindung kann grundsätzlich an einer beliebigen Stelle eines Kraftfahrzeugs und/oder eines Dachmoduls angeordnet sein und für unterschiedliche Zwecke ausgelegt sein. Beispielsweise ist die Sensoranordnung in einem Fahrzeugdach, insbesondere in einem Dachmodul, durch das das Fahrzeugdach zumindest bereichsweise gebildet wird, integriert und derart bevorzugt Bestandteil eines Systems zum autonomen oder teilautonomen Fahren des betreffenden Fahrzeugs. In diesem Falle bildet das Blendenelement vorzugsweise ein Außenhautelement des Fahrzeugdachs, das heißt insbesondere einen gegenüber dem Fahrzeugaufbau unbeweglichen Festdachabschnitt. Denkbar ist es aber auch, dass die Sensoranordnung nach Art eines Doms auf einem Fahrzeugdach und/oder dem Dachmodul angeordnet ist. Dann bildet das Blendenelement zumindest einen Bestandteil eines Gehäuses der Sensoranordnung, das das Sensorelement aufnimmt. Besonders bevorzugt können das Kraftfahrzeug und/oder das Dachmodul mehrere Sensoranordnungen und/oder mehrere Blendenelemente umfassen. Bei einer alternativen Ausführungsform bildet das Blendenelement ein Außenhautelement eines Fahrzeugbugs oder eines Fahrzeughecks. Dann kann die Sensoranordnung auch Bestandteil eines Abstandshaltesystems, eines Parkassistenten und/oder einer sonstigen Sicherheitseinrichtung des betreffenden Fahrzeugs sein.
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In einem weiteren Aspekt wird ein Dachmodul zur Bildung eines Fahrzeugdachs an einem Kraftfahrzeug vorgeschlagen, das ein Flächenbauteil, welches zumindest bereichsweise eine Dachhaut des Fahrzeugdachs bildet, die als eine äußere Dichtfläche des Dachmoduls fungiert, und mindestens eine Sensoranordnung nach einem beliebigen Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst.
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Es versteht sich, dass die zuvor genannten und nachstehend noch zu erläuternden Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele nicht nur einzeln, sondern auch in beliebiger Kombination miteinander ausbildbar sind, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Ebenfalls versteht es sich, dass die zuvor genannten und nachstehend noch zu erläuternden Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele sich in äquivalenter oder zumindest ähnlicher Art und Weise auf sämtliche Ausführungen der Erfindung beziehen, ohne jeweils separat genannt zu werden.
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Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisiert dargestellt und werden nachfolgend beispielhaft erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeuges mit einem Dachmodul und einem Ausführungsbeispiel der Sensoranordnung;
- 2 eine schematische Ansicht einer Sensoranordnung mit einem Ausführungsbeispiel des vorliegenden Blendenelements;
- 3 eine schematische Ansicht einer Sensoranordnung mit einem Ausführungsbeispiel des vorliegenden Blendenelements;
- 4 eine schematische Ansicht einer Sensoranordnung mit einem Ausführungsbeispiel des vorliegenden Blendenelements;
- 5 eine schematische Ansicht einer Sensoranordnung mit einem Ausführungsbeispiel des vorliegenden Blendenelements;
- 6 eine schematische Ansicht einer Sensoranordnung mit einem Ausführungsbeispiel des vorliegenden Blendenelements; und
- 7 eine schematische Ansicht einer Sensoranordnung mit einem Ausführungsbeispiel des vorliegenden Blendenelements.
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In 1 ist ein Fahrzeugdach 100 eines Kraftfahrzeuges 1000 dargestellt. An einer Fahrzeugkarosserie 102, insbesondere an einem Karosseriedachrahmen 104 der Fahrzeugkarosserie 102, ist ein Dachmodul 10 angeordnet. Das Dachmodul 10 umfasst ein Flächenbauteil 11, das zumindest bereichsweise eine Dachhaut des Fahrzeugdachs 100 bildet, die als eine äußere Dichtfläche des Dachmoduls 10 fungiert. Das Flächenbauteil 11 ist beispielsweise ein Spritzgießformteil, das aus einem Kunststoffwerkstoff oder einem Glas, im vorliegenden Fall aus einem Polycarbonatwerkstoff, gefertigt ist.
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Das Dachmodul 10 umfasst ferner mindestens eine Sensoranordnung 16. Die Sensoranordnung 16 umfasst ein Blendenelement 18, das vorzugsweise einen Teil eines Sensorgehäuses 19 ausbildet, in welchem ein Sensorelement 20 angeordnet ist. Das Blendenelement 18 ist vorzugsweise ein Teil des Sensorgehäuses 19 oder an diesem angeordnet. Das Blendenelement 18 kann in anderen Ausführungen auch eine Öffnung in dem Flächenbauteil 11, vorzugsweise feuchtigkeitsdicht, überdecken. Das Blendenelement 18 bildet einen Durchsichtsbereich, insbesondere ein Fenster, durch das das Sensorelement 20 hindurchblickt. Das Sensorelement 20 ist vorliegend ein Lidar-Sensor, der Laserlicht in eine Fahrzeuglängsrichtung x abgibt und reflektiertes Laserlicht aus dem Fahrzeugumfeld durch den Durchsichtsbereich zurückempfängt. Das Laserlicht durchläuft vorzugsweise in Form von elektromagnetischen Signalen das Blendenelement 18. Der Lidar-Sensor ist dazu eingerichtet, die elektromagnetischen Signale zu senden und/oder zu empfangen und beispielsweise durch eine Auswerteeinrichtung derart auszuwerten, dass daraus eine erfasste Fahrzeugumgebung rekonstruiert werden kann. Die Fahrzeuglängsrichtung x ist orthogonal zu einer Fahrzeugbreitenrichtung y ausgerichtet. Es können auch andere Sensorelemente 20, beispielsweise eine Kamera (siehe 3) eingesetzt werden.
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Das Blendenelement 18 weist, wie ein den 2 bis 7 gezeigt, mindestens ein optisches Element 21 auf, wobei das Blendenelement 18 durch ein Spritzgussverfahren hergestellt ist, durch das das mindestens eine optische Element 21 in dem Blendenelement 18 integriert ist. Das mindestens eine optische Element 21 ist dazu ausgebildet, ein Blickfeld 22 des Sensorelements 20 zu manipulieren. In dem Blickfeld 22 kann beispielsweise ein Objekt 23, beispielsweise ein Fahrzeug, wahrgenommen und durch das Sensorelement 20 erfasst werden. Das optische Element 21 kann eine optische Linse aufweisen. Im Falle von 3 ist das optische Element 21 eine Fischaugen-Linse. Das Blendenelement 18 kann in einem solchen Fall beispielsweise in einem seitlichen Bereich des Kraftfahrzeuges 1000 angeordnet sein, so dass das Sensorelement 20, im Fall von 3 eine Kamera, beispielsweise ein Sichtfeld (das sich um die Fahrzeugbreitenrichtung y erstreckt) seitlich neben dem Fahrzeug erfassen kann.
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Das mindestens eine optische Element 21 kann aus einem ersten Werkstoff vorgefertigt sein, und das Blendenelement 18 kann aus einem zweiten Werkstoff durch das Spritzgussverfahren gefertigt sein, wobei das optische Element 21 vorzugsweise in das Blendenelement 18 eingelegt und dadurch in das Blendenelement 18 integriert ist, wobei der erste und der zweite Werkstoff gleich oder unterschiedlich sind. Der erste und/oder der zweite Werkstoff kann/können mindestens eines von einem Polycarbonat, einem Polymethylmethacrylat, einem Cycloolefin-Copolymer und einem Glas aufweisen.
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Gemäß den 4 und 5 kann das Blendenelement 18 eine erste Spritzgusskomponente 24 und eine zweite Spritzgusskomponente 25 aufweisen und somit als ein Zwei-Komponenten-Spritzgussbauteil 26 ausgebildet sein.
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Gemäß 4 bildet die zweite Spritzgusskomponente 25 eine äußere Sichtfläche und eine Dichtungsfläche des Blendenelements 18 aus. Somit bildet die zweite Spritzgusskomponente 25 eine äußere Sichtfläche und eine Dichtungsfläche der Sensoranordnung 16 aus. Die die zweite Spritzgusskomponente 25 ist ferner dazu eingerichtet, ein jeweiliges Sende- und Erfassungs-Blickfeld 27, 28 des Sensorelements 20 entlang einer Beschränkungsachse 29 einzuschränken. In 4 weist das Blendenelement 18 zwei optische Elemente 30, 31 auf, die jeweils durch Spritzguss in dem Blendenelement 18 integriert sind. Durch die beiden optischen Elemente 30, 31 können die zwei unterschiedlichen Blickfelder 27, 28 bereitgestellt werden.
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Gemäß 5 bildet die erste Spritzgusskomponente 24 eine äußere Sichtfläche und Dichtfläche des Blendenelements 18 aus, in die das mindestens eine optische Element 21 integriert ist. Die zweite Spritzgusskomponente 25 weist mindestens einen Anbringungsabschnitt 32 zum Anbringen, beispielsweise Verschrauben, des Blendenelements 18 an der Sensoranordnung 16 und/oder dem Kraftfahrzeug 1000 auf. Ferner weist die zweite Spritzgusskomponente 25 mindestens einen Halteabschnitt 33 zum Halten mindestens eines Sensorelements 20, insbesondere des Sensorgehäuses 19 auf. Das Sensorgehäuse 19 umfasst ferner einen Dichtungsabschnitt 34, durch den eine elektrische Anbindung 35, insbesondere ein Kabel oder ein Kabelstrang, des Sensorelements 20 feuchtigkeitsdicht hindurchgeführt werden kann. Der Anbringungsabschnitt 32 und/oder der Halteabschnitt 33 ist/sind integral mit der zweiten Spritzgusskomponente 25 ausgebildet. Durch den Halteabschnitt 33 und das Sensorgehäuse 19 wird ein, insbesondere hermetisch, abgekapselter Trockenbereich 36 gebildet, der von einem Nass- oder Trockenbereich 37 abgetrennt ist.
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Gemäß den 6 und 7 weist das Blendenelement 18 den mindestens einen Anbringungsabschnitt 32 zum Anbringen des Blendenelements 18 an der Sensoranordnung 16 und/oder an dem Kraftfahrzeug 1000 auf. Ferner weist das Blendenelement 18 den mindestens einen Halteabschnitt 33 zum Halten des Sensorelements 20 auf. Der Anbringungsabschnitt 32 und der Halteabschnitt 33 sind integral mit dem Blendenelement ausgebildet. Die weiteren Ausführungen hierzu gelten für die 6 und 7 entsprechend.
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Das Blendenelement 18 weist gemäß 6 zwei optische Elemente 38, 39 auf. Die optischen Elemente 38, 39 sind jeweils als sphärische optische Linsen ausgebildet. Eines der zwei optischen Elemente 38 ist dazu ausgebildet, ein Blickfeld 40 eines Senders 41 des Sensorelements 20 zu manipulieren. Der Sender 41 ist in 6 ein Flash-Laser. Ein anderes der zwei optischen Elemente 39 ist, insbesondere unabhängig von dem einen der zwei optischen Elemente 38, dazu ausgebildet, ein Blickfeld 42 eines Empfängers 43 des Sensorelements 20 zu manipulieren. Der Empfänger 43 kann beispielsweise ein 2D-Array sein. Ferner umfasst das Sensorelement 20 in 6 einen MUI-Sensor 44 (Telemetriesensor).
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7 unterscheidet sich von 6 dadurch, dass eine Position des Senders 41 und eine Position des Empfängers 43 innerhalb des Sensorelements 20 vertauscht sind. Dadurch sind auch die Blickfelder 40, 42 vertauscht. Der Sender 41 umfasst in dieser Ausführung einen Laser 45 und einen Spiegel 46. Das Sensorelement 20 umfasst ferner einen MEMS-Sensor 47 (MEMS - micro-electromechanical system).
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Dachmodul
- 11
- Flächenbauteil
- 16
- Sensoranordnung
- 18
- Blendenelement
- 19
- Sensorgehäuse
- 20
- Sensorelement
- 21
- optisches Element
- 22
- Blickfeld
- 23
- Objekt
- 24
- erste Spritzgusskomponente
- 25
- zweite Spritzgusskomponente
- 26
- Zwei-Komponenten-Spritzgussbauteil
- 27
- Blickfeld
- 28
- Blickfeld
- 29
- Beschränkungsachse
- 30
- optisches Element
- 31
- optisches Element
- 32
- Anbringungsabschnitt
- 33
- Halteabschnitt
- 34
- Dichtungsabschnitt
- 35
- Anbindung
- 36
- Trockenbereich
- 37
- Nass- oder Trockenbereich
- 38
- optisches Element
- 39
- optisches Element
- 40
- Blickfeld
- 41
- Sender
- 42
- Blickfeld
- 43
- Empfänger
- 44
- MUI-Sensor
- 45
- Laser
- 46
- Spiegel
- 47
- MEMS-Sensor
- 100
- Fahrzeugdach
- 102
- Fahrzeugkarosserie
- 104
- Karosseriedachrahmen
- 1000
- Kraftfahrzeug
- x
- Fahrzeuglängsrichtung
- y
- Fahrzeugbreitenrichtung